一种共室分时点火输出的双脉冲燃发器的制作方法

本发明涉及燃气发生器技术领域，尤其涉及一种共室分时点火输出的双脉冲燃发器。

背景技术：

当前成熟的燃气发生器多用于向姿轨控动力系统储箱充气、推进剂储箱增压或涡轮驱动，其技术特点是一次装药、单次启动、固定气量输出，建压过程常出现充气不足或超压，无法对温度损失动态补偿，且伴随较大高频冲击振动；加之，多采用单室自由装填装药，装药质量占比低，满足同等产气量需要较大空间和重量，故很难满足续航时间长、低过载、可控输出和空间受限的应用场合。

技术实现要素：

针对上述问题中的至少之一，本发明提供了一种共室分时点火输出的双脉冲燃发器，通过采用共室串联、独立双路点火单元、共输出通道的两自密封燃烧单元，实现两级匹配装药，从而合理分配产气量和工作时间，级间启动间隔任意可控，提高空间利用率，且结构紧凑合理、安装简单、拓展应用灵活。

为实现上述目的，本发明提供了一种共室分时点火输出的双脉冲燃发器，包括：壳体部件、一级装药、二级装药、一级点火组件、二级点火组件、单向阀部件、隔层部件和端盖部件；所述一级装药和所述二级装药串联安装于所述壳体部件内，所述一级点火组件安装于所述壳体部件上并与所述一级装药配合连接，所述二级点火组件安装于所述壳体部件上并与所述二级装药配合连接，所述一级装药与所述二级装药采用所述隔层部件分隔于两个独立燃烧单元内，所述一级装药与所述壳体部件的排气口之间设置有所述单向阀部件；所述壳体部件的密封端采用卡环部件将所述端盖部件固定于所述壳体部件上实现密封。

在上述技术方案中，优选地，所述一级点火组件包括点火电缆、电起爆器、一级初始容腔和点火药盒ⅰ，所述点火电缆与所述电起爆器相连接，所述电起爆器安装于所述壳体部件上并形成传火通道，所述点火药盒ⅰ固定于所述一级装药与所述单向阀部件之间，所述一级装药与所述点火药盒ⅰ之间形成所述一级初始容腔，所述传火通道与所述一级初始容腔相连通；所述一级初始容腔的容积不大于10ml。

在上述技术方案中，优选地，所述二级点火组件包括点火电缆、电起爆器、接力药盒、二级初始容腔和点火药盒ⅱ，所述点火电缆与所述电起爆器相连接，所述电起爆器安装于所述壳体部件上并形成接力通道，所述接力药盒安装于所述接力通道内，所述点火药盒ⅱ固定于所述二级装药与所述隔层部件之间，所述二级装药与所述点火药盒ⅱ之间形成所述二级初始容腔，所述接力通道与所述二级初始容腔相连通；所述二级初始容腔的容积不大于25ml。

在上述技术方案中，优选地，所述壳体部件包括薄壁筒体、法兰封头和隔热层ⅰ，所述法兰封头采用真空电子束焊接固定于所述薄壁筒体上靠近排气口一端，所述隔热层ⅰ设置于所述薄壁筒体内壁，所述法兰封头通过排气通道与外接的储气装置相连通。

在上述技术方案中，优选地，所述薄壁筒体和所述法兰封头采用合金结构钢30crmnsi经回火调质处理后加工而成，所述隔热层ⅰ由热解层和烧蚀层构成，所述热解层由高硅氧酚醛制品模压而成，厚度沿所述法兰封头出口方向由2mm逐渐增加至4mm；所述烧蚀层由碳酚醛制品模压而成，厚度为0.5mm。

在上述技术方案中，优选地，所述单向阀部件由压螺、隔热套、膜片和多孔板组成，所述膜片与所述多孔板铆接，置于所述隔热套内并构成整体结构，该整体结构置于所述压螺内部，通过螺纹与所述法兰封头的内螺纹连接，由所述压螺预紧在所述隔热套与所述法兰封头贴合处形成密封面，所述单向阀部件的正向导通压力为6mpa～8mpa；所述膜片预置有十字槽缺陷，槽深与底板厚度比为1/4～1/3，材质为工业纯铝1035；所述隔热套预置有十字槽缺陷，底部厚度为2.5mm、槽深为1mm，材质为824柔性耐烧蚀材料；所述多孔板的开孔率为25％～35％，实体处厚度均相等为1.5mm，材质为w-7cu；所述压螺内置有直径1.9mm的圆孔，维持燃烧单元恒压定时输出。

在上述技术方案中，优选地，所述一级装药和所述二级装药均为制式双基推进剂—双醋铅铜-2，且包覆层为2mm厚三元乙丙橡胶，所述一级装药底部部分去除所述包覆层并填充3mm厚的预制胶底，所述点火药盒ⅰ、所述点火药盒ⅱ和所述接力药盒均内置高能烟火剂—硼/硝酸钾点火药bpn-d3，并由0.15mm厚硝基软片包裹卷制成型。

在上述技术方案中，优选地，所述隔层部件与所述壳体部件通过螺纹连接，并由o型密封圈ⅰ实现径向密封，所述隔层部件包括骨架、金属膜片和隔热孔板，所述金属膜片与所述骨架采用真空氩弧焊焊接构成整体，背部硫化制成所述隔热孔板；所述骨架设有环向开孔槽，材质为合金结构钢30crmnsi，淬火硬度为(35～40)hrc；所述骨架的底面开孔率为30％～35％，实体处厚度均相等为3mm；所述金属膜片的厚度0.5mm，材质为合金结构钢30crmnsi，调质硬度为(28～32)hrc，所述金属膜片预制三道均布沟槽，规格为槽长30mm、槽宽1mm和槽深0.3mm；所述隔层部件反向承压不低于50mpa，正向导通压力为3mpa～5mpa。

在上述技术方案中，优选地，所述卡环部件包括楔形块、胀紧块和紧定螺钉，所述楔形块和所述胀紧块组成环状结构，并置于所述端盖部件内置的环向沟槽与所述壳体部件内置的环向沟槽内，通过所述紧定螺钉将所述胀紧块与所述端盖部件连接固定，并由o型密封圈ⅱ实现径向密封；所述楔形块和所述胀紧块材质均为合金结构钢30crmnsi，淬火硬度(35～40)hrc。

在上述技术方案中，优选地，所述一级点火组件与所述一级装药以及所述二级点火组件与所述二级装药构成三级点火序列，所述壳体部件的排气口端与储气装置相连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：采用共室串联式结构，利用公共燃气输送通道，提高空间利用率，进而增大装药量；通过隔层部件构成两独立燃烧单元，按需匹配装药和工作时间，级间启动的间隔时间任意调控，进而实现对储气装置气量的动态补偿，有效避免充气不足或超压；通过在两独立燃烧单元上安装双路点火单元，构成冗余点火序列，提高点火产气的可靠性；通过卡环部件连接承力件，缩小结构件空间和提高连接强度，由o型密封圈、焊接结构实现双脉冲燃发器的自密封性，提供应用工况的适应性，且具有结构紧凑合理、安装简单、拓展应用灵活的优点。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的共室分时点火输出的双脉冲燃发器的纵向截面示意图；

图2为本发明一种实施例公开的共室分时点火输出的双脉冲燃发器的右视结构示意图；

图3为图1所示实施例的a-a截面示意图；

图4为图1所示实施例的b-b截面示意图；

图5为本发明一种实施例公开的点火药盒ⅰ的截面结构示意图；

图6为本发明一种实施例公开的单向阀部件的截面结构示意图；

图7为本发明一种实施例公开的膜片的立体结构示意图；

图8为本发明一种实施例公开的多孔板的立体结构示意图；

图9为本发明一种实施例公开的隔层部件的截面结构示意图；

图10为本发明一种实施例公开的骨架的立体结构示意图；

图11为本发明一种实施例公开的金属膜片的立体结构示意图；

图12为本发明一种实施例公开的卡环部件的立体结构示意图。

图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

1.壳体部件，101.薄壁筒体，102.法兰封头，2.隔热层ⅰ，3.单向阀部件，301.压螺，302.隔热套，303.膜片，3031.十字槽缺陷，304.多孔板，3041.多孔板实体，4.点火药盒ⅰ，401.硼/硝酸钾点火药，402.硝基软片，5.一级装药，6.隔层部件，601.骨架，6011.骨架实体，6012.环向开孔槽，602.金属膜片，603.隔热孔板，604.环焊缝，7.点火药盒ⅱ，8.接力药盒，9.二级装药，10.端盖部件，1001.端盖，1002.隔热层ⅱ，11.卡环部件，1101.楔形块，1102.胀紧块，12.点火电缆，1201.插头，1202.双绞屏蔽线缆，1203.插座，13.隔热体ⅰ，14.预制胶底，15.o型密封圈ⅰ，16.o型密封圈ⅱ，17.紧定螺钉，18.铜垫，19.电起爆器，20.支耳，21.传火通道，22.一级初始容腔，23.螺纹，24.接力通道，25.二级初始容腔，26.配合面，27.储气装置，2701.隔热体ⅱ，28.柔性石墨密封圈，29.螺柱，30.自锁螺母，31.排气通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1至图4所示，根据本发明提供的一种共室分时点火输出的双脉冲燃发器，包括：壳体部件1、一级装药5、二级装药9、一级点火组件、二级点火组件、单向阀部件3、隔层部件6和端盖部件10，一级装药5和二级装药9串联安装于壳体部件1内，一级点火组件安装于壳体部件1上并与一级装药5配合连接，二级点火组件安装于壳体部件1上并与二级装药9配合连接，一级装药5与二级装药9采用隔层部件6分隔于两个独立燃烧单元内，一级装药5与壳体部件1的排气口之间设置有单向阀部件3；壳体部件1的密封端采用卡环部件11将端盖部件10固定于壳体部件1上实现密封。

在该实施例中，通过采用共室串联、独立双路点火单元、共输出通道的两自密封燃烧单元，实现两级匹配装药，从而合理分配产气量和工作时间，级间启动间隔任意可控，提高空间利用率，且结构紧凑合理、安装简单、拓展应用灵活。

具体地，一级点火组件点火后，一级装药5燃烧，将单向阀部件3导通完成排气，二级点火组件点火后，二级装药9燃烧，将隔层部件6导通完成排气，使得两个燃烧单元分别采用独立的点火单元，并采用同一个输出通道，提高了空间利用率，且能够合理分配产气量和工作时间，实现级间启动间隔任意可控。进一步地，一级装药5与预制胶底14构成整体，置于所述隔热层ⅰ内台阶和所述隔层部件6端面之间。端盖部件10由端盖1001和隔热层ⅱ1002组成，二级装药9安装于端盖部件10的导向筒和隔层部件6的内台阶处。串联共室的设计方式，使得整个双脉冲燃发器的结构紧凑合理，且安装简单，从而能够灵活实现拓展应用。根据该实施例的共室分时点火输出的双脉冲燃发器，有效解决了传统燃气发生器单一装药、固定输出可控性差与空间利用率低等问题。

在上述实施例中，优选地，壳体部件1包括薄壁筒体101、法兰封头102和隔热层ⅰ2，法兰封头102采用真空电子束焊接固定于薄壁筒体101上靠近排气口一端，隔热层ⅰ2设置于薄壁筒体101内壁，法兰封头102通过排气通道31与外接的储气装置27相连通。

在上述实施例中，优选地，薄壁筒体101和法兰封头102采用合金结构钢30crmnsi经回火调质处理后加工而成，隔热层ⅰ2由热解层和烧蚀层构成，热解层由高硅氧酚醛制品模压而成，厚度沿法兰封头102出口方向由2mm逐渐增加至4mm；烧蚀层由碳酚醛制品模压而成，厚度为0.5mm。进一步地，法兰封头102和所述储气装置27分别内衬隔热体ⅰ13、隔热体ⅱ2701。隔热体ⅰ13、隔热体ⅱ2701由高硅氧酚醛层压棒加工而成，厚度为2mm。进一步地，薄壁筒体101还设置有4-φ6.2支耳20用于与外部结构连接固定，拓展应用灵活。

在上述实施例中，具体地，储气装置27均布设有6-m6螺钉孔和一道环形榫台，通过6-m6螺柱29、6-m6自锁螺母30将法兰封头102与储气装置27连接，配合面26的密封沟槽内置柔性石墨密封圈28进行密封。进一步具体的，法兰封头102设有6-φ6.2的法兰孔、排气通道31和密封沟槽，用于连接储气装置27并向储气装置27内充气。

在上述实施例中，优选地，一级点火组件包括点火电缆12、电起爆器19、一级初始容腔22和点火药盒ⅰ4，点火电缆12与电起爆器19相连接，电起爆器19安装于壳体部件1上并形成传火通道21，点火药盒ⅰ4利用铁锚101胶粘接固定于一级装药5与单向阀部件3之间，一级装药5与点火药盒ⅰ4之间形成一级初始容腔22，传火通道21与一级初始容腔22相连通；一级初始容腔22的容积不大于10ml。

在上述实施例中，优选地，二级点火组件包括点火电缆12、电起爆器19、接力药盒8、二级初始容腔25和点火药盒ⅱ7，点火电缆12与电起爆器19相连接，电起爆器19安装于壳体部件1上并形成接力通道24，接力药盒8安装于接力通道24内，点火药盒ⅱ7利用铁锚101胶粘接固定于二级装药9与隔层部件6之间，二级装药9与点火药盒ⅱ7之间形成二级初始容腔25，接力通道24与二级初始容腔25相连通；二级初始容腔25的容积不大于25ml。

在上述实施例中，点火电缆12由kz038-2a插头1201、双绞屏蔽线缆1202和kz038-3插座1203组成。电起爆器19通过螺纹23与壳体部件1连接，由铜垫18实现端面密封。进一步具体的，电起爆器19优先选用b类以上钝感电起爆器。

如图5所示，在上述实施例中，优选地，一级装药5和二级装药9均为制式双基推进剂—双醋铅铜-2，且包覆层为2mm厚三元乙丙橡胶，点火药盒ⅰ4、点火药盒ⅱ7和接力药盒8均内置高能烟火剂—硼/硝酸钾点火药401，药剂代号为bpn-d3，并由0.15mm厚硝基软片402包裹卷制成型。进一步具体的，点火药盒ⅰ4、点火药盒ⅱ7和接力药盒8均利用工业丙酮相溶粘接成型，固化后整体浸入水中，保持5min，未渗水则合格。

在该实施例中，一级装药5置于隔热层ⅰ2的内台阶和隔层部件6的端面之间轴向限位，二级装药9装于端盖部件10的导向筒和隔层部件6的内台阶处轴向限位。一级装药5底部加工φ45mm孔以去除原有包覆层，由乙基纤维素溶液填充制成预制胶底14，优选厚度为3mm。

如图6至图8所示，在上述实施例中，优选地，单向阀部件3由压螺301、隔热套302、膜片303和多孔板304组成，膜片303与多孔板304铆接，置于隔热套302内并构成整体结构，该整体结构置于压螺301内部，通过螺纹与法兰封头102的内螺纹连接，由压螺301预紧在隔热套302与法兰封头102贴合处形成密封面。进一步地，单向阀部件3的正向导通压力为6mpa～8mpa。

在上述实施例中，优选地，膜片303预置有十字槽缺陷3031，槽深与底板厚度比为1/4～1/3，材质优选为工业纯铝1035。进一步地，隔热套302预置有十字槽缺陷，底部厚度为2.5mm、槽深为1mm，材质优选为824柔性耐烧蚀材料。进一步地，多孔板304的开孔率为25％～35％，多孔板实体3041处厚度均相等为1.5mm，材质优选为w-7cu。进一步地，压螺301内置有直径1.9mm的圆孔，维持燃烧单元恒压定时输出。

如图9至图11所示，在上述实施例中，优选地，隔层部件6置于两个独立的燃烧单元之间，隔层部件6与壳体部件1通过螺纹连接，并由o型密封圈ⅰ15实现径向密封，保证两燃烧单元物理隔离。具体地，隔层部件6包括骨架601、金属膜片602、隔热孔板603和环焊缝604，金属膜片602与骨架601采用真空氩弧焊焊接构成整体，背部硫化制成隔热孔板603。进一步地，骨架601设有环向开孔槽6012，规格优选为6-20×6，材质优选为合金结构钢30crmnsi，淬火硬度为(35～40)hrc。进一步地，骨架601的底面开孔率为30％～35％，骨架实体6011处厚度均相等为3mm。进一步地，金属膜片602的优选厚度0.5mm，材质优选为合金结构钢30crmnsi，调质硬度为(28～32)hrc。进一步地，金属膜片602预制三道均布沟槽，规格优选为槽长30mm、槽宽1mm和槽深0.3mm。进一步地，隔层部件6反向承压不低于50mpa，正向导通压力为3mpa～5mpa。

其中，具体地，隔热孔板603优选为采用824柔性耐烧蚀材料硫化成型，具体硫化条件为：加压10±0.5mpa、150±10℃、保温3h。

如图12所示，在上述实施例中，优选地，卡环部件11包括楔形块1101、胀紧块1102和紧定螺钉17，楔形块1101和胀紧块1102组成环状结构，并置于端盖部件10内置的环向沟槽与壳体部件1内置的环向沟槽内，通过紧定螺钉17将胀紧块1102与端盖部件10连接固定，并由o型密封圈ⅱ16实现径向密封；楔形块1101和胀紧块1102材质均为合金结构钢30crmnsi，淬火硬度(35～40)hrc。其中，楔形块1101优选为23份，采用环形线切割成型，夹角为15°；胀紧块1102优选为1份，胀紧块1102夹角加工可调，以补偿楔形块1101的夹角偏差。

在上述实施例中，为增加高温密封性，o型密封圈ⅰ15、o型密封圈ⅱ16的优选规格分别为7-148v8545、2-227f-sil70。

在上述实施例中，优选地，一级点火组件与一级装药5部分点火、发火、传火和排气顺序为：点火电缆12供电(≥5adc)→电起爆器19→传火通道21→一级初始容腔22聚集→点火药盒ⅰ4点燃→一级装药5燃烧→单向阀部件3导通→排气。

二级点火组件与二级装药9部分点火、发火、传火和排气顺序为：点火电缆12供电(≥5adc)→电起爆器19→接力通道24→接力药盒8→二级初始容腔25聚集→点火药盒ⅱ7点燃→二级装药9燃烧→隔层部件6导通→预制胶底14导通→排气。

两部分燃烧单元与所述一级装药5、所述点火药盒ⅰ4和所述二级装药9、所述接力药盒8、所述点火药盒ⅱ7构成三级点火序列，能够按需匹配装药和工作时间，级间启动的间隔时间任意调控，进而实现对储气装置27气量的动态补偿，有效避免充气不足或超压。此外，通过在两独立燃烧单元上安装双路点火单元，构成冗余点火序列，提高了点火产气的可靠性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。